專利名稱：一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)運行的三芯電力電纜單相接地故障時，用于保護的故障電流采集方式為在電纜頭處安裝電纜型穿芯型接地電流互感器，電纜的三相芯線從電流互感器穿過，這種方式存在以下幾個缺陷(I)由于采集方式的限制，采用的電磁型電流互感器由兩瓣鐵芯組成，鐵芯有間隙，磁路磁阻大，勵磁阻抗為I一3 Ω，要獲得最高靈敏度，需滿足勵磁阻抗等于保護二次阻 抗，現(xiàn)場很難做到這點；(2)當故障電流較大或互感器二次負載較大時，電流互感器鐵芯容易飽和，使誤差增大；(3)系統(tǒng)正常運行時，三相可能存在負荷電流不平衡情況，為躲過系統(tǒng)正常運行時電流互感器感應到的不平衡電流，保護整定值較高，降低了保護的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，旨在解決目前國內(nèi)運行的三芯電力電纜單相接地故障時，用于保護的故障電流采集方式為在電纜頭處安裝電纜型穿芯型電流互感器，電纜的三相芯線從電流互感器穿過，這種故障電流采集方式存在靈敏度低、測量誤差大、誤差增大、較高的保護整定值降低了保護的靈敏度的問題。本發(fā)明的目的在于提供一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，在三相三芯電纜屏蔽層首端串接零序電流互感器，三相三芯電纜屏蔽層通過零序電流互感器接地，并通過零序電流互感器采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，在三相三芯電纜屏蔽層的遠端設(shè)置電壓限制器。進一步，該故障電流的采集方法可應用于小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)。進一步，當三相三芯電纜屏蔽層的電壓升高到限值時，電壓限制器呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地。進一步，零序電流互感器不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)。進一步，零序電流互感器串接在三相三芯電纜屏蔽層與大地之間，測得的電流為三相三芯電纜對地的絕緣電流。進一步，零序電流互感器鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片。本發(fā)明提供的采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，在三相三芯電纜屏蔽層首端串接零序電流互感器，三相三芯電纜屏蔽層通過零序電流互感器接地，并通過零序電流互感器采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，不受負荷不平衡電流影響，可很好地反應三相三芯電纜的絕緣性能，在三相三芯電纜屏蔽層的遠端設(shè)置電壓限制器，當三相三芯電纜屏蔽層的電壓升高到限值時，電壓限制器呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地，零序電流互感器不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)，提高了小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)保護的靈敏度，同時零序電流互感器鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片，可更好地反應接地故障發(fā)生時的高頻暫態(tài)電流，提高了保護靈敏度，結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)提供的電纜單相短路故障電流采集的原理示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的電纜單相短路故障電流采集的原理示意圖。圖中1、穿芯型接地電流互感器；2、電纜屏蔽層；3、零序電流互感器；4、電壓限制器。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。圖2示出了本發(fā)明實施例提供的電纜單相短路故障電流采集的原理。為了便于說明，僅不出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。本發(fā)明的目的在于提供一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，在三相三芯電纜屏蔽層2首端串接零序電流互感器3，三相三芯電纜屏蔽層2通過零序電流互感器3接地，并通過零序電流互感器3采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，在三相三芯電纜屏蔽層2的遠端設(shè)置電壓限制器4。在本發(fā)明實施例中，該故障電流的采集方法可應用于小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)。在本發(fā)明實施例中，當三相三芯電纜屏蔽層2的電壓升高到限值時，電壓限制器4呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地。在本發(fā)明實施例中，零序電流互感器3不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)，可提高小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)保護的靈敏度。在本發(fā)明實施例中，零序電流互感器3串接在三相三芯電纜屏蔽層2與大地之間，測得的電流為三相三芯電纜對地的絕緣電流，不受負荷不平衡電流影響，可很好地反應三相三芯電纜的絕緣性能。在本發(fā)明實施例中，零序電流互感器3鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片，可更好地反應接地故障發(fā)生時的高頻暫態(tài)電流，提高了保護靈敏度。下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的應用原理作進一步描述。I.發(fā)明組成(I)在小電流接地系統(tǒng)中，在三相三芯電纜屏蔽層2串接零序電流互感器3，通過零序電流互感器3采集單相接地故障時的線路電容電流。(2)在電纜遠端設(shè)置電壓限制器42.基本原理
以中性點不接地系統(tǒng)為例，如圖所示，有兩條三相三芯式電纜線路LI，L2，假設(shè)L2線路A相電纜絕緣損壞與屏蔽層相連，造成接地短路。原采集方式(圖I)下，通過非故障線路電纜型穿芯型電流互感器I中心的電流分別為Ibl，Icl, - (Ibl+Icl), Ibl+Icl (以從母線側(cè)流向線路側(cè)方向為正)，-(Ibl+Icl)與ΙΜ+Ιε1互相抵消，最后電纜型穿芯型電流互感器I測得的通過電流為Ιω+Ιε1。通過故障線路電纜型穿芯型電流互感器I中心的電流分別為Ib2，Ic2，-Ia2，- (Ib^Iei)jIbi+Ici (以從母線側(cè)流向線路側(cè)方向為正)，其中Ia2=IbJIc^IbJIe2，經(jīng)過抵消后，最終電纜型穿芯型電流互感器I測得的通過電流為ΙΜ+Ιε1。新的采集方式(圖2)下，流過非故障線路零序電流互感器3的一次側(cè)電流為Ιω+Ιε1，流過故障線路零序電流互感器3的電流為Ιω+Ιε1。綜上所述，單相接地故障時，新的采集方式采集到的故障電流與原采集方式采集到得故障電流相等。因此可以通過在屏蔽層串接零序電流互感器3的方式代替電纜型穿芯型電流互感器1，進行故障電流采集。為了避免屏蔽層感應電壓過高，損壞屏蔽層和零序電流互感器3，在屏蔽層裝設(shè)電壓限制器4。電壓限制器4與避雷器原理相同，當屏蔽層電壓升高到限值時，電壓限制器4呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地，降低屏蔽層電壓。3.新型采集方式的優(yōu)勢(I)電流互感器不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)，可對小電流接地系統(tǒng)提高保護的靈敏度。(2)因為串接在屏蔽層和大地之間，測得的電流為電纜對地的絕緣電流，不受負荷不平衡電流影響，能很好的反應電纜的絕緣性能。(3)鐵芯可采用冷軋粒取向硅鋼片，可提高導磁性能，能更好地反應接地故障發(fā)生時的高頻暫態(tài)電流，提高保護靈敏度。本發(fā)明實施例提供的采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，在三相三芯電纜屏蔽層2首端串接零序電流互感器3，三相三芯電纜屏蔽層2通過零序電流互感器3接地，并通過零序電流互感器3采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，不受負荷不平衡電流影響，可很好地反應三相三芯電纜的絕緣性能，在三相三芯電纜屏蔽層2的遠端設(shè)置電壓限制器4，當三相三芯電纜屏蔽層2的電壓升高到限值時，電壓限制器4呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地，零序電流互感器3不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)，提高了小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)保護的靈敏度，同時零序電流互感器3鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片，可更好地反應接地故障發(fā)生時的高頻暫態(tài)電流，提高了保護靈敏度，結(jié)構(gòu)簡單，實用性強，具有較強的推廣與應用價值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，其特征在于，在三相三芯電纜屏蔽層首端串接零序電流互感器，三相三芯電纜屏蔽層通過零序電流互感器接地，并通過零序電流互感器采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，在三相三芯電纜屏蔽層的遠端設(shè)置電壓限制器。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，該故障電流的采集方法可應用于小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，當三相三芯電纜屏蔽層的電壓升高到限值時，電壓限制器呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，零序電流互感器不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，零序電流互感器串接在三相三芯電纜屏蔽層與大地之間,測得的電流為三相三芯電纜對地的絕緣電流。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，零序電流互感器鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采集三相三芯電纜單相接地故障電流的方法，在三相三芯電纜屏蔽層首端串接零序電流互感器，三相三芯電纜屏蔽層通過零序電流互感器接地，并通過零序電流互感器采集三相三芯電纜單相接地故障時的電容電流，不受負荷不平衡電流影響，可很好地反應三相三芯電纜的絕緣性能，在三相三芯電纜屏蔽層的遠端設(shè)置電壓限制器，當三相三芯電纜屏蔽層的電壓升高到限值時，電壓限制器呈現(xiàn)低阻抗，將電流導入大地，零序電流互感器不受阻抗限制，一次側(cè)可任意增加匝數(shù)，提高了小電流接地及中性點不接地系統(tǒng)保護的靈敏度，同時零序電流互感器鐵芯可采用導磁性能高的冷軋粒取向硅鋼片，可更好地反應接地故障發(fā)生時的高頻暫態(tài)電流，提高了保護靈敏度，具有較強的推廣與應用價值。
文檔編號G01R19/00GK102890180SQ201210429220
公開日2013年1月23日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者寧景云, 劉梅, 田冬梅, 李寧, 寧一, 寧寧 申請人:天津市電力公司, 國家電網(wǎng)公司